下一代PON技术的进展与应用

1 前言

近年来，随着视频点播、网络游戏和IPTV等高带宽业务的出现，用户对接入带宽的需求进一步增加。以以太网无源光网络（EPON）和吉比特无源光网络（GPON）为代表的光纤接入技术在技术标准、设备功能与性能、互通性、产业链、成本等方面都有了突破性进展。国内外的主流电信运营商均已开始采用EPON或者GPON技术大力开展宽带接入提速，即"光进铜退"。

国家政策层面不断助推"三网融合"。2010 年1月13日，国务院常务会议决定加快推进电信网、广播电视网和互联网的三网融合。这将进一步加强电信、广电运营商在宽带接入领域的竞争，加速光纤宽带网络的升级改造和PON技术的发展。2010年3月17日，工业和信息化部、国家发展和改革委员会等7部委也联合印发《关于推进光纤宽带网络建设的意见》的文件，以加快光纤宽带网络建设，提升信息基础设施能力，引导宽带应用的发展和创新。

在EPON和GPON已经规模部署以及"三网融合"的大背景下，如何保持PON技术的持续发展是个非常重要的问题。本文将通过对下一代PON技术及其进展的分析，探讨下一代PON的应用方案和系统架构如何满足应用的需求。

2 下一代的PON技术及其标准化历程

随着用户对高清IPTV、视频监控等高带宽业务需求的不断增长，产业界逐渐认识到，现有的EPON和GPON技术均难以满足业务长期发展的需求，特别是在光纤到楼（FTTB）和光纤到节点（FTTN）场景。光接入网在带宽、业务支撑能力以及接入节点设备功能和性能等方面都面临新的升级需求，因此提出了下一代PON的概念。所谓的"下一代PON"，其主要技术特征包括以下几个。

· 10 Gbit/s及以上的传输速率。上下行对称10 Gbit/s或者下行10 Gbit/s、上行至少1 Gbit/s的非对称系统。WDM PON和40 Gbit/s速率的TDM PON在一些关键技术上尚未取得突破，因此应该算下下一代PON。

· 更高的光功率预算和更大的分路比。下一代PON的最大光功率预算应大于28 dB，应至少支持1∶64的分光比。

· 兼容现有的EPON/GPON系统。下一代PON系统应该能够与现已大规模部署的EPON/GPON系统共存，继承现有EPON/GPON的所有业务并确保用户向下一代PON网络迁移过程的平滑。

· 更强的组网能力。下一代PON要面向运营商包括FTTH/O、FTTB、FTTC、FTTN等多种场景的组网需要，因此对其设备形态、业务管控、网络管理与维护等方面提出了更高的要求。

针对上述需求，IEEE和FSAN分别启动了下一代PON技术的研究和标准化工作。

IEEE 于2005年年底启动了下一代EPON--10G-EPON技术的研究和标准化工作，并于2006年3月成立了IEEE802.3av工作组。2007年年中，IEEE802.3av Draft 1.0形成，基本形成了10G-EPON标准的框架和主体内容。2008年年中，IEEE802.3av Draft 2.0形成，基本上达到了比较完善的水平，并成为芯片和设备厂商开发相关芯片和系统的参考。2009年9月，正式发布10G-EPON国际标准 IEEE802.3av，标志着10G-EPON的标准化完成。

FSAN也在2007年11月启动了下一代GPON--NG-PON的研究和标准化。2009年5月，FSAN发布了NG-PON白皮书，明确了NG-PON分为NG-PON1和 NG-PON2两个阶段并给出了明确的技术路线。NG-PON1主要是与GPON共存，重利用GPON ODN的XG-PON，XG-PON又分为XG-PON1（上行2.5 Gbit/s/下行10 Gbit/s）和XG-PON2（上行10 Gbit/s/下行10 Gbit/s）两种。2009年10月，ITU-T的SG15/Q2工作组在SG15全会期间正式发布了XG-PON1标准的第一阶段文本G.987.1 和G.987.2，目前XG-PON1的G.987.3主要技术框架已经具备。按照FSAN的计划，XG-PON1于2010年6月完成标准化，包括总体架构、物理层、TC层及OMCI等各部分。NG-PON2的标准化工作尚未开始。

需要指出的是，无论是在10G-EPON和XG- PON1的需求分析、架构设计过程中，还是在10G-EPON和XG-PON1的标准文本的撰写过程中，中国的设备厂商和运营商都发挥了重要的作用。例如，在XG-PON1的制定过程中，华为公司的专家担任了ITU-T Q2组的主席和两个子标准的Editor/Co-editor的职务；中兴公司的专家担任了10G-EPON的Assistant Editor的职务。中国电信等运营商也结合自身的需求，提出了一系列重要的建议和意见。在下一代PON的标准化进程中，来自中国的厂商和运营商的提案约有100项，成为该领域最活跃的一个群体，为下一代PON技术的发展做出了前所未有的贡献。

3 10G-EPON技术特点和产业化进展

3.1 10G- EPON主要特点

10G-EPON技术标准的主要特点在于充分利用10GE和EPON等成熟技术，实现更高的传输速率和更丰富的物理层规格，并与EPON技术兼容。

（1）更高的系